Автопроизводитель Tesla может использовать новый стальной сплав, напечатанный на 3D-принтере, для создания электромобилей в будущем.
Из всех автопроизводителей Tesla, несомненно, кажется самой инновационной. Чтобы снизить затраты и увеличить производительность завода, компания приложила много усилий для упрощения производственного процесса.
Одним из их многочисленных производственных нововведений является использование так называемого «пресса Giga». Это большая литейная машина. Идея состоит в том, чтобы отлить несколько очень больших деталей, а не делать десятки или сотни более мелких деталей, а затем собирать их. Эта концепция значительно снижает трудозатраты, необходимые для создания автомобиля, поскольку многие детали исключаются. Это также упрощает техническое обслуживание, снижает затраты на управление запасными частями и повышает надежность автомобиля.
Со всеми этими преимуществами можно задаться вопросом, почему автопроизводители не сделали этого раньше.
Есть причина: охлаждение. Когда очень горячий жидкий металл поступает в литейную машину и принимает нужную форму, ему необходимо остыть, на что требуется время. Обычно это не проблема, поскольку небольшие детали имеют низкое отношение объема к площади поверхности и быстро остывают. Однако, если вы увеличите деталь, соотношение изменится, и для охлаждения детали потребуется гораздо больше времени. Если их недостаточно охладить, они деформируются при вытягивании из литейной машины. Однако, если детали остаются в машине дольше, производительность намного ниже, и процесс становится неэкономичным. Поэтому литье ранее предназначалось для более мелких деталей.
Метод гигалитья заключается в максимально быстром активном охлаждении детали. Это достигается включением охлаждающих каналов в пресс-форму. Эти каналы подают охлаждающую жидкость, которая увеличивает скорость охлаждения детали, тем самым увеличивая пропускную способность детали через GigaPress. Такие формы можно изготовить только с помощью технологии 3D-печати. Основной процесс печати заключается в том, что сложные каналы, встроенные в траекторию поверхности пресс-формы, можно легко нарисовать в САПР и воспроизвести с помощью металлического 3D-принтера.
Однако была дополнительная проблема: сама форма должна была быть сделана из чрезвычайно твердой инструментальной стали, чтобы выдерживать многократное использование. Поэтому специально для этой цели была разработана специальная инструментальная сталь.
Согласно отчету Массачусетского технологического института, новый металл был разработан с использованием передового метода моделирования и прогнозирования материалов под названием «CALPHAD». «Команда приступила к разработке новых металлов с использованием CALPHAD, метода расчета свойств материалов. Используя термодинамические модели материалов, команда смогла предсказать, как новый материал будет вести себя в различных условиях», — пояснил Массачусетский технологический институт.
«Это было очень успешно», — объясняет исследователь Флориан Хенгсбах. «Мы разработали очень многообещающую инструментальную сталь с превосходными свойствами с точки зрения теплопроводности, твердости и ударной вязкости, которую действительно можно печатать».
Резюме: Разработка технологии 3D-печати для автомобильной промышленности с целью упрощения производственного процесса, снижения затрат и увеличения производства.